非独立悬架汽车转向轮自激型摆振的分岔特性分析

摘要

采用魔术轮胎公式,考虑侧偏角和侧偏力之间的非线性关系,建立某国产非独立悬架汽车3自由度摆振模型。以常微分方程稳定性理论和非线性动力学理论为基础,阐明了自激型摆振是一种非线性动力学Hopf分岔后出现的稳定极限环振动现象。首先用Kurwitz行列式计算分岔车速和确定极限环的存在性;再借助Lyapunov第一系数判定极限环的稳定性;最后用Matlab软件仿真计算了极限环的幅值。结果表明:当车速达到46.14 km/h,系数发生了超临界Hopf分岔,出现了稳定的极限环,即车轮绕主销开始作稳定的等幅摆动,极限环的幅值最大达到2.982°;当车速到达70.50 km/h,系数又发生了超临界Hopf分岔,极限环消失。分岔车速和极限环的幅值与该车道路试验测取的摆振车速以及摆振幅值一致,从而验证了结论的正确性。